一种经济效益最大化的潮流能机机组功率控制方法与流程

本发明是涉及潮流能机机组的控制方法，特别是涉及一种经济效益最大化的潮流能机机组功率控制方法。

背景技术：

潮流能是近些年来越来越受到人们重视的一种海洋能。潮流能在岸边、海峡、岛屿之间的水道等非常丰富，具有较高的利用价值，各种样式的潮流能机机组也在逐步研发建设中。但潮流的流速在潮期中是随时间变化的，进而导致潮流能机机组的发电功率不可避免地随之变化。这就要求潮流能机机组要承受一定范围的发电功率变化，但承受发电功率变化范围过大势必造成整体硬件等成本的上升，降低发电经济效益。由于海水密度比空气密度大，相比于风机机组而言对于潮流能机机组的冲击也将大很多；同时，由于我国近海潮流能丰富海域泥沙含量较大，这将造成采用变桨距控制的潮流能机机组故障频发，极大地增加机组的检修成本。而采用定桨距设计的扭矩失速控制的可以很好地解决这一个问题。

技术实现要素：

针对背景技术领或中存在的问题，本发明的目的在于提供一种经济效益最大化的潮流能机机组功率控制方法，基于潮流能机机组发电运行特点，结合最大功率控制算法和扭矩失速控制对其发电功率进行一个综合的控制。

本发明解决技术问题所采用的的技术方案是：

本发明的潮流能机机组功率控制方法，通过主动控制发电功率范围，以降低电气等设备的要求进而达到经济效益最大化，该方法的步骤如下：

步骤1)在潮流能机机组发电功率接近额定功率前采用最大功率控制算法控制其功率输出，进而最大化利用潮流能能量；

步骤2)在接近设定功率时，通过扭矩失速控制使得潮流能发电机机组偏离最大功率输出曲线，以降低潮流能发电机组发电功率随潮流流速增加而上升的上升速度；

步骤3)在到达额定功率或在允许范围内超出额定功率时完全失速，使潮流能机机组发电功率保持在潮流能机机组的承受范围内；

步骤4）在潮流流速达到警戒流速时，主动通过扭矩控制停机。

所述最大功控制算法，使潮流能机机组在特定流速下获得最大发电功率，进而最大化利用潮流能能量。

所述扭矩失速控制，使得潮流能机机组有计划偏离最大功率曲线并最终失速，进而使得发电功率保持在特定范围内。

所述发电功率保持在特定范围内，该范围是通过对实际当地潮流能的特点以及电气设备的成本综合考量后来确定的。

本发明具有的有益效果是：

本发明可以使得潮流能机机组随潮流流速变化调整发电功率，进而使得在接近额定功率前最高效的利用潮流能，产生尽可能多的发电量；在接近额定功率时采用扭矩失速控制，抑制潮流能机机组发电功率随潮流流速的增加而上升的速度甚至使其不再上升，降低潮流能机机组对于电气等硬件设备的要求。从而使得潮流能机机组在总体上达到经济效益最优的条件。

附图说明

图1潮流能机机组功率控制流程图。

图2功率控制曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明方法的步骤如下：

步骤1)在潮流能机机组发电功率接近额定功率前采用最大功率控制算法控制其功率输出，进而最大化利用潮流能能量；

步骤2)在接近设定功率时，通过扭矩失速控制使得潮流能发电机机组偏离最大功率输出曲线，以降低潮流能发电机组发电功率随潮流流速增加而上升的上升速度；

步骤3)在到达额定功率或在允许范围内超出额定功率时完全失速，使潮流能机机组发电功率保持在潮流能机机组的承受范围内；

步骤4）在潮流流速达到警戒流速时，主动通过扭矩控制停机。

所述最大功控制算法，使潮流能机机组在特定流速下获得最大发电功率，进而最大化利用潮流能能量。

所述扭矩失速控制，使得潮流能机机组有计划偏离最大功率曲线并最终失速，进而使得发电功率保持在特定范围内。

所述发电功率保持在特定范围内，该范围是通过对实际当地潮流能的特点以及电气设备的成本综合考量后来确定的。

首先根据当地潮流能的特点以及电气等设备的成本价格，确定潮流能机机组所要控制的额定功率和对应潮流流速v1以及设定功率和对应的潮流流速v2（如图2所示），即潮流能机机组功率范围；同时确定潮流能机机组停机时所对应的警戒流速v3（如图2所示）。

具体工作流程图如图1所示。当潮流开始增大到一定流速时，潮流能机机组开始发电；当潮流能机机组的发电功率达到设定功率之前，此时潮流能机机组的功率控制为最大功率控制，使得潮流能机机组最大化功率输出，即最大化能量利用率；当潮流流速继续升高，使得发电功率达到设定功率时，潮流能机机组的功率控制将进入扭矩失速控制阶段，将通过扭矩失速控制使得潮流能机机组发电曲线偏离最大功率控制输出曲线，直至完全失速；当潮流流速继续升高，达到警戒流速v3时，潮流能机机组将主动通过扭矩控制停机。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种经济效益最大化的潮流能机机组功率控制方法。该方法的步骤如下：在潮流能机机组发电功率接近额定功率前采用最大功率控制算法控制其功率输出，进而最大化利用潮流能能量；在接近设定功率时，通过扭矩失速控制使得潮流能发电机机组偏离最大功率输出曲线，以降低潮流能发电机组发电功率随潮流流速增加而上升的上升速度；在到达额定功率或在允许范围内超出额定功率时完全失速，使潮流能机机组发电功率保持在潮流能机机组的承受范围内；在潮流流速达到警戒流速时，主动通过扭矩控制停机。通过上述控制方法地应用，可以将输出功率控制在一定范围内，降低了对于电气等设备的要求，进而使得经济效益最大化。

技术研发人员：张大海;刘浩;司玉林;钱鹏
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.04.10
技术公布日：2019.05.28